Устройство для определения параметров глубоких уровней в поверхностно-барьерных структурах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(5) Н 01 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТИй ПИСА Е ИЗОБРЕТ ЬСТВУ(71) Институт полупроводникАН УССР(56) 1. Авторское свидетельВ 746347, кл. 6 01 К 31/26,2. ЕСЕО Ргдпсегоп Арр 1 дейИойе 1 161 Вахсаг Ачегаяе 81979, р.12 (проспект фирмы(54)(57)1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКИХ УРОПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЫХ.СТРсодержащее криостат, источитоянного смещения, источникного смещения, измеритель есоединенные с помещенной в У 8 В.С. Лысенк ство СССР 1979.,КезеагсЬ уздает,. США)ПРЕДЕЛЕ- ВНЕЙ В УКТУРАХ.ик посимпульс мкости криостат Н АВТОРС 40 МУ,8011010 структурой, блок регулировки температуры, двухкоординатный самописец,соединенный со стробоскопическиминтегратором, содержащим генераторсинхронизации, соединенный с источником импульсного смещения, иимпульсный интегратор, выполненныйна базе дифференциального интегратора и устройства выборки и хранения, соединенный с измерителем емкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повьиаения точности иобеспечения автоматизации измерений,устройство дополнительно содержитцифроаналоговый преобразователь,соединенный с двухкоординатнымсамописцем и стробоскопическим интегратором который дополнительносодержит блок управления, а блокрегулировки температуры и источникимпульсного смещения соединены состробоскопическим интегратором.1101088 2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем что блок управления стробоскопического интегратора содержит схему И, вычитающий и суммирующий счетчики, а также регистр сдвига, соединенные с блоком реИзобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля параметров глубоких уровней в поверхностно- барьерных структурах.Известно устройство для определения параметров глубоких уровней в поверхностно-барьерных структурах, содержащее источник импульсного тока, источник импульсного напряжения, измеритель емкости, выполненный на генераторе высокой частоты, резисторе, усилителе и амплитудном детекторе связанных с образцом помещень ь15 ным в криостат, датчик температуры, два стробоскопических преобразователя, каждый из которых, выполнен на двух устройствах выборки-хранения и вычитающем устройстве и связан с измерителем емкости, а также многоканальный регистратор, связанный с датчиком температуры и стробоскопическими преобразователямиГП. 25Недостатком этого устройства является низкая точность определения параметров глубоких уровней.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для определения параметров глубоких уровней в поверхностно- барьерных структурах, содержащее криостат, источник постоянного смещения, источник импульсного смещения, измеритель емкости, соединенные 35 с помещенной в криостат структурой, блок регулировки температуры, двух- координатный самописец, соединенный со стробоскопическим интегратором, содержащим генератор синхронизации, 40 соединенный с источником импульсного смещения, и импульсный интегратор; выполненный на базе дифференциальгулировки температуры и источником импульсного смещения, а импульсный интегратор дополнительно содержит два после. довательно соединенных ключа, включенных между устройством выборки и хранения и дифференциальныминтегратором. ного интегратора и устройства выборки и хранения 2 .Недостатками этого устройства являются низкая точность, а также отсутствие автоматизации измерений.Низкая точность обусловлена тем, что устройства выборки-хранения имеют между собой .некоррелированный дрейф. Устройство не регулирует время между моментами измерения емкости структуры, и эту операцию производят вручную.Целью изобретения является повышение точности и обеспечение автоматизации измерений.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для определения параметров глубоких уровней в поверхностно-барьерных структурах, содержащем криостат, источник постоянного смещения, источник импульсного смещения, измеритель емкости, соединенные с помещенной в криостат структурой, блок регулировки температуры и двух- координатный самописец, соединенный со стробоскопическим интегратором, содержащим генератор синхронизации, соединенный с источником импульсного смещения, и импульсный интегратор, выполненный на базе дифференциального интегратора и устройства выборки и хранения, устройство дополнительно содержит цифроаналоговый преобразователь, соединенный с двухкоординатным самописцем и стробоскопическим интегратором, который дополнительно содержит блок управления, а блок регулировки температуры и источник импульсного смещения соединены со стробоскопическим интегратором. Блок управления стробоскопического инте. - гратора дополнительно содержит схему И, вычитающий и суммирующий счетчики,жение выбранного пика разностного релаксационного .сигнала на оси времени, определяют энергетическое поло. жение глубоких уровней по наклону прямой зависимости и 1Т от при построении которой необходимо знать координаты как минимум двух точек.Аналитическое выражение для энергетического положения глубокого уровня при проведении серий измерений для двух фиксированных температур, как следует из выражения (7).Т ТЕЕ = - Ь :. (9)ф Т-Тс,ц,1 О 15 40 Тип глубокого уровня определяют по знаку усредненного раэностного сигнала Ь 6 , концентрацию глубоких уровней - по велине й С (о) - максимальному отклонению неравновесного . значения емкости структуры от равновесного.В момент времени 1 = 0 (момент подачи импульса смещения от генератора импульсов смещения 2) начинает.- ся процесс релаксации емкости структуры 8. Одновременно на инвертирующем входе схемы "И" 16 появляется низкий потенциал, разрешающий ЗО передачу тактовых ьйкпульсов от генератора синхронизации 10 на счетный вход вычитающего.счетчика 17 с частотой 1. (и"периодом ). Этот же потенциал закрывает ключ 12. 35В первый полупериод 1 генератор синхронизации 10 выдает высокий потенциал на вход М управления режимом регистра сдвига 18 и на вход управления ключа 13 (ключ 13 замыкается) и короткий импульс синхронизации на вход С синхронизации регистра сдвига 18. При этом происходит запись информации из суммирующего счетчика 19 в регистр сдви га 18В начальный момент в суммирующем счетчике 19 записана, единица.В этот же полунериод от генератора синхронизации 10 на вход С синхронизации вычитающего счетчика 17 50 подается короткий импульс синхрони- зации, но которому осуществляется перезапись единицы иэ регистра сдвига 18 в вычитающий счетчик 17.Во втоРой полУпеРиод 1 т по сигна лу от схемы "И" 16, поступающему на счетный вход вычитающего счетчика 17, на выходе вычитающего счетчика 17 появляется сигнал. Он поступает на вход управления устройством выборки-хранения 11.Происходит запись уровня напряжения из измерителя емкости 3 в устройство выборки - хранения 11.С окончанием импульса смещения генератора схема "И" 16 запрещает прохождение тактовых импульсов от генератора синхронизации 10 на счетный вход вычитающего счетчика 17. Одновременно подача высокого потенциала с генератора импульсов смещения 2 на управляющий вход ключа 12 замыкает ключ 12.Одновременно генераторсинхронизации 10 изменяет потенциал на входе М регистра сдвига 18 с высокого на низкий. Этот же потенциал поступает на управляющий вход ключа 13. Ключ 13 подключает неинвертирующий вход дифференциального ,интегратора 11 через замкнутый ключ 12 к выходу устройства выборки-хранения 11. Происходит интегрирование значения напряжения, пропорционального величине емкости структуры 8, через 1 т, после начала релаксационного процесса. Результат хранится в дифференциальном интеграторе 14 до прихода импульса выборки от генератора синхронизации 10 на управляющий вход интегратора 14.С началом второго импульса смещения от генератора импульсов смещения 2 генератор синхронизации 10 выдает короткий импульс синхронизации на вход С регистра сдвига 18. На входерегистра сдвига 18 в это время низкий потенциал. Происходит сдвиг записанной в регистре сдвига 18 единицы на один разряд влевоЭта информация переписывается в вычитающий счетчик 17. Таким образом, в вычитающем счетчике 17 теперь записана "2" и сигнал на выходе вычитаю- щего счетчика 17 появится через два тактовых импульса, т.е. через время 21 Т. Через время 2 Т произойдет запись уровня напряжения из измерителя емкости 3 в устройство выборки- хранения 11.Одновременно с генератора синхронизации 10 на управляющий вход ключа 13 и вход М регистра сдвига 18 посту пит высокий потенциал. По этому сигналу ключ 13 подключит инвертирующий вход дифференциального интегра11 1 чает, необходимое в прототипе осуществление многократчых процессов нагревание - охлаждение в широком диапазоне температур (77 - 450 К) и по, вышает экспрессность измерений.101088 12 Экспрессность измерений повышается также за счет автоматического пере.хода от одной температуры измерений к другой, осуществляемого устрой 5 ствоме1101088ИфтС ЬОсЯбстСтраблока ИЭчп. снежключа гУпа.клюю 13Вылиэм. СВацодФлака РРедактор С. Титова Техред Т,Маточка Корректор О. БилакЗаказ 564/4 Тираж 679 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб,", д.4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4